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熱伝導性とは熱の伝わり方の良し悪しを判断する性能ですが、金属では何が熱伝導性に優れているの?実は意外な物が・・・

更新日:5月29日

熱伝導率とは熱の伝わり易さを表す物質の固有値であり、熱がどのくらいの速さで固体中を伝わり、一様な温度になるかを示すものです。ちなみにダイヤモンドは熱伝導率が最も大きい(良い)材料です。


金属の熱伝導率は銀>金>プラチナの順序で、銀が金属の中で最も速く熱を伝えることができます。これら金属よりもダイヤモンドの熱伝導率は優れています。


熱はどのように伝わるのでしょうか?

熱は固体内を以下の二つの方法で伝わります。


  1. 固体内原子の振動エネルギー

  2. 固体内自由電子の運動エネルギー

原子振動が熱を伝える場合、振動に起因する原子同士の弾性衝突が隣の電子を振動させる事で熱を伝えます。温度が高くなると原子の運動が活発になります。


原子振動による熱の伝搬速度に比べ金属内の自由電子による熱の伝搬の方が100〜1000倍も早いことから、金属では自由電子が主に熱の運搬を担っていると考えられます。


ダイヤモンドはなぜ熱伝導率に優れるのか?



ちなみにダイヤモンドの中には自由電子は存在しませんが、ダイヤモンドの原子結合は金属よりも強いことからどの金属よりも速く熱を伝えることができます。ダイヤモンドの硬さも原子結合の強さにより物質的に硬いものとなります。


貴金属の熱伝導率

熱伝導率とは、温度の勾配により生じる伝熱のうち、熱伝導による熱の移動のしやすさを規定する物理量です。

熱伝導度や熱伝導係数とも呼ばれ、記号は λ, κ, k などで表されます。 国際単位系における単位はワット毎メートル毎ケルビン(W/m·K)であり、SI接頭辞を用いたワット毎センチメートル毎ケルビンも使われます。

元素

融点(℃)

比重

熱伝導率 20℃(W・m・K)

Au

1064

19.3

320

Ag

962

10.5

420

Pt

1772

21.5

70

Pd

1554

12.2

72

Rh

1962

12.4

150

Ru

2280

12.2

117

Ir

2447

22.4

147

Os

3027

22.5

88

まとめ

貴金属の熱伝導は銀>金>ロジウム>イリジウム>ルテニウム>オスミウム>パラジウム>プラチナの順序で、貴金属では銀が最も速く熱を伝えることができます。

ちなみに銅の熱伝導率は403(W/m·K)です。

熱伝導に優れていると言われるアルミニウムも236(W/m·K)ですので、金属では銀と銅の

熱伝導が優れていることがわかると思います。


そんな熱伝導率の優れた銀よりもダイヤモンドの方が熱伝導に優れています。

ダイヤモンドはこの熱伝導性を活かして半導体部品の放熱や炊飯器の内鍋に利用されています。


ちなみに、同じく炭素原子で構成されるカーボンナノチューブはダイヤモンド以上に熱伝導率に優れております。




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